Urban and agriculturally influenced water contribute differently to the spread of antibiotic resistance genes in a mega-city river network

发表时间:05/09/2019

来源:生态与环境科学学院

论文题目:Urban and agriculturally influenced water contribute differently to the spread of antibiotic resistance genes in a mega-city river network
作者:Dong Wu, Yinglong Su, Hui Xi, Xinyuan Chen, Bing Xie*

文章简介:
       抗生素耐药性问题,近期受到了公众和媒体的广泛注意,抗性污染的控制已经提升为国家行动计划。抗生素抗性基因(ARGs)是抗性表达的基本单位,其在水体环境中的广泛传播,加剧了抗生素抗性问题,并对水体周边居民的健康带来较大的风险。因此,要落实抗性污染的控制,就首先要“识别”水体环境中ARGs的排放特征、传播模式、以及致病性等问题。
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(图-1)

      

       华东师范大学生态与环境科学学院谢冰教授课题组,利用高通量测序、基因定量等分子生物学技术,实现了对上海市河网ARGs的分布与传播的测定,并针对不同区域的差异性污染,首次研究了不同污染源对河网中抗性污染的贡献。相比前期的案例型研究,该研究结果解释了长三角潮汐河网中ARGs的污染扩散问题,并揭示了ARGs与致病菌的结合关系,颇具科学意义和污染物控制实际指导意义(图-1)。研究人员首先对上海地区河网进行区域划分(图-2),并对SZ(城市下水污染),DP(污水处理厂排水),HP(农业源污染)三条主要支流进行分段采样。三条河流上游水中ARGs的丰度显著低于中游人类污染排放点样品约1-2个数量级(-1.5 vs. 0.5 log10(ARGs/16S rDNA)),但在下游样品中ARGs的总体丰度有了1个数量级的下降。其中,SZ河与DP河受人类城市活动影响较大,其中的医用类抗生素抗性基因的丰度显著高于农业源污染的HP河,这表现出市区河道可能含有较高的抗性风险。此外,值得注意的是,ARGs在下游虽然丰度降低,的水平扩散能力显著提升。经分析,下游ARGs与水平转移因子(HGT)的结合有了显著性的提升(图-3)。

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(图-2)
       此外,研究还发现,在下游河道中,环境中人类致病菌(如,克雷伯氏菌、粪大肠杆菌)与ARGs呈现显著相关的结合特性。并且这些致病菌的群落结构特征与SZ、DP河的细菌呈现极大的相似性,这表明城市污染河道中的微生物对整体河网中ARGs与致病菌结合的影响最大,但与河道水质(如碳、氮、磷含量等)的关系较小。
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(图-3)
      以上研究表明,ARGs的传播在河道下游有了显著的提升,主要受到城市源中MGE的影响而实现快速的转移;控制市区河道的污染,对于削减ARGs、降低ARGs带来的抗生素抗性风险具有十分重要的作用。

 

全文链接地址: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.03.010

该论文于2019年7月发表在SCI 1 区刊物Water Research(影响因子:7.05)上。

我学院武冬、苏应龙为第一作者,谢冰为通讯作者。